基于速度—状态摩擦本构定律的3维DDA方法研究
发布时间：2021-08-13 03:45
晚第四纪十分发育的活动断裂将中国大陆切割成若干地块，研究地块间的相互作用及其运动变形特征有助于了解中国大陆强震孕育和发生的过程。3维非连续变形分析（DDA）方法是岩土工程领域模拟含节理岩体运动与变形的数值解析方法。被断层切割的构造块体与被裂隙分隔的岩体均属于非连续介质，将岩土工程中应用效果很好的DDA方法引入构造块体系统动力学问题的研究中，能够定量描述区域构造块体系统应变积累、释放过程，有利于分析不连续变形的地球动力学问题。主要工作内容及认识如下：1、全面认识速度-状态摩擦本构定律。通过阅读速度-状态摩擦本构定律相关文献，对其基本形式、计算过程及适用条件有了深刻认识。速度-状态摩擦本构定律是基于实验室摩擦实验结果得到的本构关系，可以成功地解释地震周期各阶段断层面剪应力变化，解释发震断层行为，是研究地震与断层力学的有效手段。2、熟悉3维DDA方法基本原理、计算流程及代码。学习3维DDA方法基本理论，掌握其计算流程，通过重复自由落体及单面滑动算例测试了3维DDA程序的计算严密性，给出该版本3维DDA方法的求解精度。鉴于其采用常摩擦系数的Mohr-Coulomb定律作为切向破坏准则，当模拟研...
【文章来源】：中国地震局地震预测研究所北京市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
九份二山滑坡图a的九份二山滑坡是1999年台湾集集地震触发的大角度滑坡之一，图b显示了地震前后地形横截面图，红色虚线是震前地形，黑色实线是震后地形
5图 1.2 DDA 模拟地震造成的滑坡失稳过程管 3 维 DDA 方法的理论已经完善（Shi, 2001, 2005），但实现起来难，尤其是三维接触问题，因此还鲜有实际应用。吴建宏等（2003, 离散元法（DEM）与 DDA 方法的特点，数值模拟了日本天鸟桥西的动态过程，与现场监测影像基本一致；Beyabanaki et al.（2010）位移函数由一阶发展至高阶并用 C++程序实现，数值模拟悬臂梁弯论解吻合较好（图 1.3）；张杨等（2010）对连续结构做了 3 维 DD发现插值函数升至三阶及以上时，数值解与理论解吻合；张国新等（3 维 DDA 的三个主要问题，提出了解决办法，并初步应用在岩质边得了合理的安全系数。本研究内容作为其理论发展的一部分，希望方法起推动作用。
图 1.3 3 维 DDA 用于悬臂梁弯曲的数值模拟结果1.1.3 DDA 方法在现代地壳运动领域的研究现状断层应变积累水平和速率的不同往往决定了其在地震轮回中的阶段。为给出合理的预报意见，需要结合地壳运动变形特征对地震危险性做出判断。不同板块边界相互作用形成了一系列断裂带，岩石圈应被看成非连续介质。利用 GPS 等观测资料可以得到不同块体的主应变率、最大剪应变率等形变信息，结合 DDA方法可以给出块体系统应变积累的动态过程。Liu et al. （1996）用 DDA 方法模拟了华北地区无震断层滑动和断块形变，将模拟结果与观测资料进行比较，认为由区域挤压引起的滑动控制了整个滑动情况（图 1.4）；陈兵等（2000）依据 DDA 基本理论，提出了利用 GPS 等观测资料解算块体运动及其应力场的“位移载荷法”，并计算了华北地区块体的运动方向，结果与观测资料基本吻合；张晓亮等（2003）依据 DDA 方法的基本理论，提出了解决块体侵入问题的“子矩阵调整法”，并以青藏块体东北缘为例，模拟该区
本文编号：3339676
【文章来源】：中国地震局地震预测研究所北京市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
九份二山滑坡图a的九份二山滑坡是1999年台湾集集地震触发的大角度滑坡之一，图b显示了地震前后地形横截面图，红色虚线是震前地形，黑色实线是震后地形
5图 1.2 DDA 模拟地震造成的滑坡失稳过程管 3 维 DDA 方法的理论已经完善（Shi, 2001, 2005），但实现起来难，尤其是三维接触问题，因此还鲜有实际应用。吴建宏等（2003, 离散元法（DEM）与 DDA 方法的特点，数值模拟了日本天鸟桥西的动态过程，与现场监测影像基本一致；Beyabanaki et al.（2010）位移函数由一阶发展至高阶并用 C++程序实现，数值模拟悬臂梁弯论解吻合较好（图 1.3）；张杨等（2010）对连续结构做了 3 维 DD发现插值函数升至三阶及以上时，数值解与理论解吻合；张国新等（3 维 DDA 的三个主要问题，提出了解决办法，并初步应用在岩质边得了合理的安全系数。本研究内容作为其理论发展的一部分，希望方法起推动作用。
图 1.3 3 维 DDA 用于悬臂梁弯曲的数值模拟结果1.1.3 DDA 方法在现代地壳运动领域的研究现状断层应变积累水平和速率的不同往往决定了其在地震轮回中的阶段。为给出合理的预报意见，需要结合地壳运动变形特征对地震危险性做出判断。不同板块边界相互作用形成了一系列断裂带，岩石圈应被看成非连续介质。利用 GPS 等观测资料可以得到不同块体的主应变率、最大剪应变率等形变信息，结合 DDA方法可以给出块体系统应变积累的动态过程。Liu et al. （1996）用 DDA 方法模拟了华北地区无震断层滑动和断块形变，将模拟结果与观测资料进行比较，认为由区域挤压引起的滑动控制了整个滑动情况（图 1.4）；陈兵等（2000）依据 DDA 基本理论，提出了利用 GPS 等观测资料解算块体运动及其应力场的“位移载荷法”，并计算了华北地区块体的运动方向，结果与观测资料基本吻合；张晓亮等（2003）依据 DDA 方法的基本理论，提出了解决块体侵入问题的“子矩阵调整法”，并以青藏块体东北缘为例，模拟该区
本文编号：3339676
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